[发明专利]一种超低温胶凝材料熟料及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑胶凝材料，具体是一种超低温胶凝材料熟料，另外还包括其制法。 

背景技术

80年代中因建筑材料科学研究院发明了C₂S- 系统的硫铝酸盐水泥，简称CAS水泥，该水泥由于含有大量的矿物，因此具有快凝、快硬、早强、高强等特点。这些特点有效地解决了OPC水泥冬施工程中出现的各种质量问题，是当前注浆、喷射、土壤固结等冬施工程的理想材料。但材料本身成本高，不利于大面积推广，另外在超低温条件下施工时还必须加入专用的外加剂和相适应的冬施保温措施，才能满足工程质量要求。该技术获国家发明二等奖。 

90年代中国建材院发明了C₃S -系列的阿利特硫铝酸盐水泥，专利号86103018，该水泥除保留OPC水泥属性外，还兼有CAS水泥快凝、早强、高强和微膨胀的特点，该技术已获国家专利，个别厂家进行了批量生产，但无长期生产的厂家。 

在土壤固结技术领域中，英国的Roadbond(专利号4941924)产品为液体，由硫酸脱脂柠檬酸油、表面活性剂、缓凝剂等组成，约3.75升原液可使20立方米的粘土固化。南非市售产品“易能达”掺量在2.0％的条件下可使松散的粘土用作墙体和路基。中国建材院研制出一种高聚物液体固结剂，可使沙及沙土有效地固结，且表层固结费用仅0.5元／平米。但这些产品的共同特点在于：其一，均需加入水泥和石灰辅助材料才能达到理想效果；其二，在超低温情况下根本不能使用。 

中国建材院研制的一种粉体高强固结剂，可固结含砂率小于30％的粘土，强度高达7.OMPa，使路基、河床、堤坡、淤泥有效固结，但掺量大一般为10％以上，且超低温永冻土固结时，由于水化热低、强度增长慢，固结效果明显减弱。 

在水泥喷、锚、支、护超低温冬施工程中，国内外还立足于OPC水泥加入低掺量高效防冻、速凝、引气、增强剂等改进型外加剂研究。在混凝上配合比和施工方法方面仍采用加大水泥用量提高水泥标号，采用热水搅拌和加强保温措施等综合手段的试验和干(湿)喷工艺的研究。业内人士力求寻找一种低成本、高性能，特别适合超低温条件施工的特种胶凝材料和工程应用技术，但目前尚无详细报道。 

发明内容

本发明的目的是提供一种超低温环境下的专用的特种胶凝材料熟料及其制法。该材料除具有快凝、快硬、早强、高强外，特别是早期放热量极高，这种自身热能既可有效地阻止超低温环境下混凝土冻害发生，亦可促进薄层混凝土强度正常增长。 

本发明的技术方案是这样实现的：一种超低温胶凝材料熟料，一种以C₃S-C₂S--CaO矿物匹配为主要成分的熟料。 

所述熟料的化学组成在以下范围内：CaO=45～55%；SiO₂=15～20%；C₄A₃S=12～18%；Al₂O₃=7～10%；Fe₂O₃=5～8%及少量的SO₃。 

所述熟料的矿物组成在以下范围内：C₃S=45～55%；C₂S=15～20%；C₄A₃S=12～18%；C₄AF=7～10%；包裹的b-CaO=5～8%及少量的CaSO₄与CaF₂。 

超低温胶凝材料熟料的制法， CaO-SiO_2-Al₂O₃-Fe₂O₃-SO₃五元系统的水泥生料中，超量引入了CaO，过量氧化钙的含量在b-CaO=5～8%之间，控制碱度系数Km=1.0～1.3范围内，在1200℃～1300℃的烧成温度下煅烧制成熟料。 

所述无系统中水泥生料的原料配比，以质量分数计为：石灰石70-80%；煤矸石12-18%；石膏5-10%；矾土1-5%。可以外掺0.8-1.0%的工业尾矿。